在社会各行业强调节能降耗、循环经济的大背景下,实现城市污水处理厂的可持续发展已成为污水处理行业的核心目标。针对国内典型低碳氮比（C/N）生活污水寻求经济高效且低能耗的脱氮工艺,将在未来城市污水处理厂的工艺应用方面具有十分重要的现实意义。本研究基于北京市某一实际工程案例,以磁分离出水（经超磁分离技术对生活污水进行资源化回收后的出水）为进水,利用有效容积为37.35 L的连续流反应器,分3个阶段先后开展了AO工艺以及部分厌氧氨氧化工艺对磁分离出水的脱氮工艺研究,探究不同阶段下总氮（TN）去除效果,并通过高通量测序、q PCR分子生物学技术对不同阶段下获取的污泥样品中的微生物种群结构和氮转化功能基因进行分析,揭示不同脱氮工艺处理磁分离出水时的脱氮机理。主要结论如下:（1）第I阶段以连续流AO反应器采用AO工艺处理磁分离出水原水（C/N平均为2.76）,稳定运行期间,系统对NH4+-N、TN、COD的平均去除率分别为96.07%、35.19%和69.09%,NH4+-N、TN、COD出水浓度平均为1.38 mg/L、23.16mg/L和29.91 mg/L,该阶段下出水水质较差。第II阶段通过向磁分离出水中投加少量乙酸钠,将进水C/N提升至约3.50后,稳定运行期间反应器对NH4+-N、TN、COD的平均去除率分别为95.30%、46.40%和85.32%,出水中NH4+-N、TN、COD的平均浓度为1.63 mg/L、19.86 mg/L和19.62 mg/L。可以看出,提升进水C/N后系统脱氮性能较上一阶段有所提高,出水水质可满足GB 18918-2002规定的一级B标准。（2）第III阶段向反应器的缺氧区内投加厌氧氨氧化填料,采用部分厌氧氨氧化工艺对补充少量碳源后的磁分离出水（C/N约为3.50）进行处理。反应器稳定运行期间,对NH4+-N、TN、COD的平均去除率分别为96.23%、60.85%和82.85%,出水中NH4+-N、TN、COD的平均浓度分别为1.39 mg/L、15.02 mg/L和23.27 mg/L,系统脱氮效能进一步得到提升,不仅可满足GB 18918-2002规定的一级A标准,还可达到《北京市新（改、扩）城镇污水处理厂污染物排放标准》（DB11/890-2012）中规定的一级B排放标准。经计算,反应器稳定运行期间,通过厌氧氨氧化途径去除的氮含量与系统内TN去除量的比值平均为60.88%,显著提高了系统中自养脱氮比例。可见,通过部分厌氧氨氧化工艺处理磁分离出水,可在有限的碳源条件下强化磁分离出水的TN去除效果,实现更为经济高效的生物脱氮过程。（3）高通量测序结果显示,在属水平上,悬浮污泥样品中主要的AOB菌属为Ellin6067,其比例在第I、II阶段运行期间变化不大,在第III阶段有所增加。同时检测到的NOB菌属Nitrospira的比例在第III阶段有所下降。AOB、NOB丰度在第III阶段的变化为好氧区内亚硝化作用的发生创造了有利的条件。具有反硝化功能的菌属为Azospira、Ottowia、Hyphomicrobium、Denitratisoma、Ahniella等,在第I、II阶段中对于系统脱氮起到了十分重要的作用。但在第III阶段稳定运行期间,悬浮污泥样品中典型的反硝化菌属比例有所下降,主要厌氧氨氧化菌属Candidatus＿Brocadia比例有所上升,且对厌氧氨氧化菌起保护作用的Limnobacter比例在生物膜上逐渐上升,有利于缺氧区内厌氧氨氧化作用的发生。（4）q PCR结果显示,在基因层面上,悬浮污泥系统中amo A基因在第II、III阶段运行期间均有所增加,保证了不同阶段下系统内良好的氨氧化作用。第II阶段下硝化功能基因nxr A、反硝化功能基因nar G、nir S数量均有所增加,表明第II阶段下主要通过传统硝化反硝化途径去除磁分离出水中的含氮污染物。而第III阶段运行期间nxr A、nar G、nir S三种基因数量均出现大幅下降的同时,厌氧氨氧化功能基因hzs B数量在悬浮污泥系统中有所增加,表明该期间系统内厌氧氨氧化作用逐渐开始增强,反硝化作用下降。研究表明,采用部分厌氧氨氧化工艺可以强化磁分离出水的脱氮效能,研究成果对于未来城市污水处理厂中污水处理工艺的应用和发展将具有重要的实际意义。图42幅,表21个,参考文献107篇。